以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
本発明の実施形態に係る車両用空調装置1は、例えば乗用自動車に搭載されるものである。この車両には、図3に示すように、車両の制御装置100が搭載されている。車両の制御装置100は、空調装置1の他に、空調装置1を制御するエアコン制御ユニット2(空調制御装置)と、当該車両のエンジンの点火装置4や燃料噴射装置5等を制御するエンジン制御ユニット3と、エンジン制御ユニット3に対しエンジンの始動及び停止要求信号を出力する車両制御ユニット(エンジン自動停止制御装置)6とを備えている。
詳細は後述するが、エンジンのアイドリング中に、車両側のアイドリング停止条件が成立し、かつ、空調装置1側のアイドリング停止条件が成立したときには、乗員のイグニッション操作によらず、上記車両制御ユニット6によってエンジンのアイドリングを自動停止させるようにしている。
上記空調装置1は、車室の前端部に配設されたインストルメントパネルIP(図2に示す)内に収容されている。インストルメントパネルIPの左右略中央部には、空調装置1の操作パネルBが配設されている。このインストルメントパネルIPの車体後方には、車体右側に運転席(図示せず)が配設され、左側に助手席(図示せず)が配設されている。インストルメントパネルIPの前端部には、フロントウインド(図示せず)の内面に向けて空調風が吹き出すデフロスタ口7が開口している。インストルメントパネルIPの上側の左右両端部には、サイドウインド(図示せず)の内面に向けて空調風が吹き出すデミスタ口8がそれぞれ開口している。インストルメントパネルIPの左右方向略中央部には、乗員の上半身に向けて空調風が吹き出すセンタベント口9が開口している。インストルメントパネルIPの左右方向両端部近傍にも、乗員の上半身に向けて空調風が吹き出すサイドベント口10が開口している。
図1に示すように、上記空調装置1は、樹脂材を成形してなるケース20を備えている。このケース20には空気導入部21と温度調節部22と空調風分配部23とが設けられている。尚、ケース20は、例えば空気導入部21と温度調節部22と空調風分配部23とに3分割されたものや、空気導入部21と、温度調節部22及び空調風分配部23とに2分割されたものであってもよい。
上記空気導入部21には、車室内で開口し車室内の空気をケース20内に取り入れるための内気導入口25と、車室外に連通するダクト(図示せず)に接続され車室外の空気をケース20内に取り入れるための外気導入口26とが形成されている。空気導入部21の内部には、上記内気導入口25と外気導入口26との一方を開いて他方を閉じる内外気切替ドア27が設けられている。この内外気切替ドア27は、ケース20の外面に固定された内外気アクチュエータモーター28(図3に示す)により動作して、内気導入口25及び外気導入口26の一方を開き他方を閉じるようになっている。この内外気アクチュエータモーター28は、周知の構造のものである。この内外気アクチュエータモーター28により、動作モードとしての内外気モードが、内気のみをケース20に導入する内気導入モードと、外気のみをケース20に導入する外気導入モードとに切り替えられるようになっている。
上記空気導入部21の内部における内外気切替ドア27よりも空気流れ方向下流側には、ケース20内に導入された空気を濾過するためのエアフィルタ31と送風ファン32とが下流側へ向けて順に設けられている。送風ファン32は遠心式ファンであり、回転軸が上下方向に延びるように配置されている。送風ファン32の下部には、該送風ファン32を回転駆動するためのブロアモーター33が配置されている。このブロアモーター33は、一部がケース20の外部に突出した状態で該ケース20に固定されている。
上記空気導入部21の空気流れ方向下流側に上記温度調節部22が位置している。温度調節部22の内部には、冷風通路22aが形成されていて、この冷風通路22aには、冷却用熱交換器としてのエバポレータ35が収容されている。このエバポレータ35と、エンジンにより駆動される補機としてのコンプレッサー36(図3に示す)と、冷媒凝縮器(図示せず)と、膨張弁(図示せず)とで周知の冷凍サイクルが構成されている。エバポレータ35は、複数のチューブとフィン(共に図示せず)とを交互に並べて一体化したチューブアンドフィンタイプの熱交換器である。エバポレータ35には、熱媒体としての冷媒が2本のクーラパイプ(図示せず)を介して給排され、この冷媒がチューブを流通するようになっている。エバポレータ35のフィン間を通過する空気がチューブを流通する冷媒と熱交換し、これによって空気が冷却される。また、エバポレータ35の空気流れ下流側には、エバポレータ35の温度状態(表面温度)を検出するための温度センサからなるエバセンサ37が配設されている。
上記温度調節部22内部のエバポレータ35よりも下流側には、加熱通路22bが形成されていて、この加熱通路22bには、加熱用熱交換器としてのヒータコア43が収容されている。このヒータコア43は、エバポレータ35と同様なチューブアンドフィンタイプの熱交換器である。ヒータコア43には、上記エンジンにより駆動される補機としてのウォーターポンプ(図示せず)から熱媒体としてのエンジン冷却水が2本のヒータパイプ(図示せず)を介して給排されるようになっている。このヒータコア43を通過する空気がチューブを流通するエンジン冷却水と熱交換し、これによって空気が加熱される。また、ヒータコア43の空気流れ下流側には、ヒータコア43の温度状態を検出するための温度センサからなるヒータコアセンサ38が配設されている。
加熱通路22bの側方には、エバポレータ35を通過した空気を、ヒータコア43をバイパスして流すバイパス通路44が形成されている。バイパス通路44の下流側には、バイパス通路44を流れた空気と加熱通路22bを流れた空気とを混合させて所望温度の調和空気(吹出空気)を得るためのエアミックス空間45が形成されている。
上記エバポレータ35とヒータコア43との間には、加熱通路22bの開閉度合い(開度)を変更するエアミックスドア46が配設されている。エアミックスドア46は、ケース20の外面に固定されたエアミックスアクチュエータモーター48(図3に示す)により動作するようになっている。エアミックスアクチュエータモーター48は、上記内外気アクチュエータモーター28と同様に構成されている。
上記エアミックスアクチュエータモーター48を動作させてエアミックスドア46による加熱通路22bの開度を変更することにより、バイパス通路44を流れる空気量と加熱通路22bを流れる空気量との比率が変更され、その結果、ヒータコア43を通過する空気量とバイパス通路44を通過する空気量とが変更されて、エアミックス空間45で得られる調和空気の温度が変更される。
エアミックスドア46の開度が0%のときには、加熱通路22bが全閉とされ、かつ、バイパス通路44が全開とされ、100%のときには加熱通路22bが全開とされ、かつ、バイパス通路44が全閉とされるようになっている。エアミックスドア46の開度は、上記した0%〜100%の間で任意の値に設定されるようになっている。
上記温度調節部22の空気流れ方向下流側に、上記エアミックス空間45に連通する空調風分配部23が位置している。空調風分配部23の内部には、エアミックス空間45から分岐して延びるベント通路47、ヒート通路49及びデフロスタ通路59が形成されている。ベント通路47の下流端部はベント吹出口50としてケース20の外面に開口し、ヒート通路49の下流端部はヒート吹出口51として同様に開口し、デフロスタ通路59の下流端部はデフロスタ吹出口52として同様に開口している。
ベント吹出口50には、インストルメントパネルIPのセンタベント口9及びサイドベント10に連通するベントダクト53の上流端が接続されている。また、ヒート吹出口51には、前席乗員の足下及び後席乗員の足下近傍まで延びるヒートダクト54(図2にその一部を示す)の上流端が接続されている。また、デフロスタ吹出口52には、インストルメントパネルIPのデフロスタ口7及びデミスタ口8に連通するデフロスタダクト55の上流端が接続されている。上記ベント通路47、ヒート通路49及びデフロスタ通路59は、空調風分配部23の内部に配設されたベントドア56、ヒートドア57及びデフロスタドア58により個別に開閉されるようになっている。
上記ベントドア56、ヒートドア57及びデフロスタドア58は、図示しないが、リンク部材によって連結されており、吹出モードを切り替えるための吹出モードアクチュエータモーター60(図3に示す)により互いに連動して動作するようになっている。上記吹出モードアクチュエータモーター60は、上記内外気アクチュエータモーター28と同様にサーボモータを内蔵した周知の構造のものであり、ケース20の外面に固定されている。
吹出モードアクチュエータモーター60の作動によって吹出モードを切り替えることができるようになっている。吹出モードは、ベントドア56を全開にしてヒートドア57及びデフロスタドア58を全閉にするベントモード(VENT)、ベントドア56及びヒートドア57を開いてデフロスタドア58を全閉にするバイレベルモード(B/L)、ベントドア56及びデフロスタドア58を全閉にしてヒートドア57を全開にするヒートモード(HEAT)、ヒートドア57及びデフロスタドア58を開いてベントドア56を全閉にするデフヒートモード(D/H)、デフロスタドア58を全開にしてベントドア56及びヒートドア57を全閉にするデフロスタモード(DEF)がある。
また、この空調装置1は、図3に示すように、外気センサ65、内気センサ66及び日射センサ67を備えている。外気センサ65は、車両周囲の外気温度(車室外の空気の温度)を検出するための温度センサであり、フロントグリル(図示せず)近傍やドアミラー(図示せず)近傍等の車室外に配設されている。上記内気センサ66は、車室内温度を検出するための温度センサであり、図2に示すように、インストルメントパネルIPの運転席側に配設されている。この内気センサ66には、過渡応答を遅らせるために時定数が設けられている。上記日射センサ67は、車室内に差し込んでくる太陽光の強さである日射量を検出するためのものであり、インストルメントパネルIPの前端部に配設されている。
上記インストルメントパネルIPの操作パネルBには、図3に示すように、温度設定スイッチ68、吹出モードスイッチ69、エアコンスイッチ70、内外気切替スイッチ71、ファンスイッチ72、エアコン優先スイッチ73、DEFスイッチ80が配設されている。上記温度設定スイッチ68は、乗員が車室の設定温度を所望温度に変更してセットするためのものである。上記吹出モードスイッチ69は、空調風の吹出モードを乗員が選択する場合に操作されるものである。
上記エアコンスイッチ70は、冷凍サイクルのコンプレッサー36の動作モードを設定するためのものであり、コンプレッサー36を通常運転させるA/Cモードを選択するためのA/Cポジションと、弱冷房でよい場合のエコノミーモード(ECOモード)を選択するためのECOポジションと、コンプレッサー36を運転させないOFFモードを選択するためのOFFポジションとを備えており、乗員が3つのポジションから任意の1つを選択できるようになっている。
内外気切替スイッチ71は、空気の導入モードを内気導入モードと外気導入モードとを切り替えるためのものである。ファンスイッチ72は、ファン32による送風量(吹出空気の風量)を多段階に増減させるためのものである。エアコン優先スイッチ73は、エンジンのアイドリングを自動停止させないエアコン優先モードと、アイドリングの自動停止を許可する所定条件の場合にはアイドリングを自動停止させるアイドリング停止モードとに切り替えるためのものである。つまり、この車両においては、乗員の意志により、アイドリング停止機能を解除することができるようになっている。
DEFスイッチ80は、窓の曇を晴らす場合に操作するためのものであり、ONにすると、デフロスタモードとなって風量が増大されるようになっている。
上記エアコン制御ユニット2は、図示しないが、中央演算処理装置、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)、入出力ポート等を有しており、車載バッテリー(図示せず)から電力供給を受けて作動するようになっている。エアコン制御ユニット2の入出力ポートには、上記スイッチ68〜73が接続されるとともに、外気センサ65、内気センサ66、日射センサ67、エバセンサ37、ヒータコアセンサ38、ブロアモーター33、アクチュエータモーター28、48、60が接続されている。尚、エアコン制御ユニット2には、吹出モード、導入モード及び送風量を車室の空調状態に適するように自動的に設定する自動空調モードと、乗員が手動で設定する手動モードとがあり、乗員によって一方が選択されるようになっている。
上記エンジン制御ユニット3には、点火装置4、燃料噴射装置5及びコンプレッサー36が信号線を介して接続されている。このエンジン制御ユニット3により、コンプレッサー36の電磁クラッチが断続制御されるようになっている。電磁クラッチが接続状態のときには、エンジンの動力がコンプレッサー36に伝わり、断状態のときには、動力が伝わらないようになっている。
上記エンジン制御ユニット3と、エアコン制御ユニット2とは、信号線を介して接続されている。エアコン制御ユニット2がコンプレッサー36を作動させる必要があると判断したときには、コンプレッサーON信号をエンジン制御ユニット3に送信し、このコンプレッサーON信号を受けたエンジン制御ユニット3はコンプレッサー36の電磁クラッチを接続状態にし、一方、エアコン制御ユニット2がコンプレッサー36を作動させる必要がないと判断したときには、コンプレッサーOFF信号をエンジン制御ユニット3に送信し、このコンプレッサーOFF信号を受けたエンジン制御ユニット3は電磁クラッチを断状態にするようになっている。
エアコン制御ユニット2は、自動空調モードとされている場合には、所定のプログラムに従って上記各センサ37、38、65〜67からの入力信号やスイッチ68〜73からの入力信号を処理し、空調装置1の動作モードを決定して、ブロアモーター33やアクチュエータモーター28、48、60を制御するように構成されている。
また、エアコン制御ユニット2は、エンジンのアイドリング自動停止中に、エバポレータ35とヒータコア43との温度状態とを得て調和空気の温度が所望温度となるように温度調節部22を制御し、さらに、エバポレータ35とヒータコア43との温度状態に基づいてエンジンのアイドリングを自動停止させておく時間を変更するようになっている。
上記車両制御ユニット6には、乗員が操作する自動変速機のセレクトレバーがどの変速レンジ位置にあるかを検出するインヒビタスイッチ75、当該車両の車速を検出する車速センサ76及びブレーキペダルの踏み込み操作を検出するブレーキスイッチ77が信号線を介して接続されている。また、車両制御ユニット6と上記エアコン制御ユニット2とは信号線で接続されており、エアコン制御ユニット2からは、該エアコン制御ユニット2で生成されたアイドリング停止許可信号と禁止信号とのうち、一方の信号が出力されて車両制御ユニット6に入力されるようになっている。また、車両制御ユニット6からは、エンジンが自動停止しているか否かの判別信号がエアコン制御ユニット2に対し出力されるようになっている。尚、車両が手動変速機を搭載している場合には、シフトレバーがどの位置にあるかを検出するセンサを設け、このセンサの信号を車両制御ユニット6に入力するようにすればよい。
また、図3に示すように、この車両に搭載されているオーディオ81、ワイパー82及びウインカー83は、エアコン制御ユニット2に接続されている。また、エアコン制御ユニット2は、音検出部2aを備えている。音検出部2aは、車室内に音が放射されているか否かを検出するためのものであり、この実施形態では、オーディオ81の作動状態、ワイパー82の作動状態及びウインカー83の作動状態に基づいて車室内に音が放射されているか否かを検出することができるようになっている。具体的には、音検出部2aは、オーディオ81、ワイパー82及びウインカー83の作動、非作動を検出する。オーディオ81が作動している場合には、車室内に音楽等の音が放射されているので、車室内に音が放射されているとする。また、ワイパー82が作動している場合には、ワイパー82の作動音やフロントガラスの摺動音、雨音等の音が車室内に放射されているとする。また、ウインカー83が作動している場合には、ウインカー83の作動音が車室内に放射されているとする。音検出部2aは、オーディオ81、ワイパー82及びウインカー83が非作動状態である場合には、音が車室内に放射されていないとする。
尚、音検出部2aは、オーディオ81、ワイパー82及びウインカー83以外にも車室内に音を放射する電装機器等の動作に基づいて車室内に音が放射されているか否かを検出するように構成することもできる。
上記車両制御ユニット6は、車両側のアイドリング停止条件が成立したときで、かつ、エアコン制御ユニット2からアイドリング停止の許可信号が出力されているときには、エンジンのアイドリングを所定時間だけ自動停止させるようになっているが、所定時間経過前に車両側の停止条件が成立しなくなったとき、または、エアコン制御ユニット2からアイドリング停止の禁止信号が出力されたときには、その時点でアイドリング自動停止を終了し、エンジンを再始動する。車両側のアイドリング停止条件とは、車速センサ76により検出された車速が0で車両が停止し、かつ、インヒビタスイッチ75によりセレクトレバーがニュートラルレンジ又はパーキングレンジに位置していることが検出され、かつ、ブレーキスイッチ77によりブレーキペダルの踏み込み操作が検出されたときである。尚、車両制御ユニット6がエンジンのアイドリングの自動停止を許可する場合には、エンジン制御ユニット3に対してアイドリング停止許可信号を出力して、点火装置4や燃料噴射装置5を非作動状態にさせる。
次に、上記エアコン制御ユニット2の具体的な制御動作を図4〜図12に基づいて説明する。この制御は、車両のイグニッションスイッチがONとなったときにスタートし、極めて早いサイクル(数ms〜数十ms)で繰り返されるようになっている。
車両のイグニッションスイッチがONにされると、図4に示すフローチャートのステップSA1に進み、エアコン制御ユニット2は、上記センサ37、38、65〜67やスイッチ68〜73からの信号を読み込む。
その後、ステップSA2に進み、エアミックスドア46を制御する。エアミックスドア46の制御にあたり、まず、目標温度を演算する。目標温度は、温度設定スイッチ68の設定温度を含む空調条件に基づいて決定されるようになっている。そして、エバセンサ37やヒータコアセンサ38等の入力信号を考慮してエアミックスドア46の開度(STO)を演算し、エアミックスアクチュエータモーター48を作動させてエアミックスドア46を所望の開度とする。このエアミックスドア46の開度STOは、開度値として出力されるようになっている。詳細は後述するが、エンジン自動停止時とエンジン運転時とでは、エアミックスドア46の制御が異なっている。
しかる後、ステップSA3に進んで、吹出モードを選択し、この選択した吹出モードとなるように吹出モードアクチュエータモーター60を作動させるとともに、導入モードを選択し、この選択した導入モードとなるように内外気アクチュエータモーター28を作動させる。尚、吹出モードと導入モードとは、同じタイミングで切り替えるようにしてもよいし、異なるタイミングで切り替えるようにしてもよい。
ステップSA3において吹出モードを選択する際には、夏場のように、外気センサ65により検出された外気温度が例えば約30℃以上で高く強めの冷房が必要な場合には、吹出モードをベントモードにし、導入モードを内気導入モードとする。吹出モードをベントモードにすることで、冷風が乗員の上半身に向けて直接供給され、また、導入モードを内気導入モードとすることで、車室外の空気よりも目標温度に近い車室内の空気をケース20に取り込むことができ、効率の良い冷房が可能になる。また、外気温度が例えば約20℃で低く比較的弱めの冷房でよい場合には、吹出モードをバイレベルモードにし、導入モードを外気導入モードとする。一方、冬場のように、外気センサ65により検出された外気温度が例えば約10℃以下の低温で暖房が必要な場合には、吹出モードをヒートモードやヒートデフモードにし、導入モードを外気導入モードとする。導入モードを外気導入モードとすることで、乾燥した外気を車室に取り込んでウインドガラスの曇りが防止される。
次いで、ステップSA4に進み、送風量が設定され、この設定された送風量となるように、ブロアモーター33に印加される電圧が変更される。この送風量は、内気センサ66で検出された車室内温度と目標温度との差が大きいほど増加する。そして、ステップSA5に進み、コンプレッサー36を作動させるか停止させるかを決定する。ステップSA5では、エアコンスイッチ70により設定されたエアコンモードがA/Cモード又はECOモードとされているときにはコンプレッサー36を作動させ、OFFモードとされているときには、停止させる。ステップSA5においてコンプレッサー36を作動させるとした場合には、コンプレッサーON信号がエアコン制御ユニット2からエンジン制御ユニット3に出力され、このエンジン制御ユニット3によりコンプレッサー36の電磁クラッチが接続状態とされる。一方、コンプレッサー36を停止させるとした場合には、コンプレッサーOFF信号がエアコン制御ユニット2からエンジン制御ユニット3に出力され、電磁クラッチが断状態となる。
コンプレッサーON信号及びOFF信号は、エバセンサ37の検出温度に基づいて出力されるようになっている。すなわち、コンプレッサーON信号は、エバセンサ37の検出温度がTof+Diff(℃)となったときに出力され、コンプレッサーOFF信号は、エバセンサ37の検出温度がTof(℃)になったときに出力されるようになっている。従って、エバポレータ35の温度状態は、少なくとも、Tof(℃)とTof+Diff(℃)との間で変化している。
図4のステップSA5に続くステップSA6では、アイドリング停止判定を行う。このアイドリング停止判定では、冷房時にはエバセンサ37の検出温度に基づいて冷房を行うことができる状態であると判定されればアイドリング停止許可とし、冷房を行うことができない状態であると判定されればアイドリング停止禁止とする。同様に、暖房時にはヒータコアセンサ38の検出温度に基づいて暖房を行うことができる状態であると判定されればアイドリング停止許可とし、暖房を行うことができない状態であると判定されればアイドリング停止禁止とする。この判定手法は従来周知の手法を用いることができるので詳細な説明は省略する。
そして、ステップSA7では上記各ステップで得られたデータを出力する。
ステップSA2におけるエアミックス制御について図5に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。まず、ステップSB1では、車両制御ユニット6から出力されている信号に基づいてエンジンが自動停止中であるか否かを判定する。ステップSB1でNOと判定されてエンジンが自動停止中でない場合には、ステップSB2に進み、通常時の一般的なエアミックス制御を行ってエアミックスドア46の開度を演算する。そして、エアミックスドア46が演算した開度となるまでエアミックスアクチュエータモーター48を直ちに駆動する。このときのエアミックスアクチュエータモーター48の最小作動量はエアミックスドア46の開度に換算して1%〜2%の範囲である。
一方、ステップSB1でYESと判定されてエンジンが自動停止中である場合には、ステップSB3に進んでオーディオ81、ワイパー82及びウインカー83のいずれか1つまたは2つ以上が作動しているか否かを検出する。このステップSB3は、音検出部2aによって判定し、車室内に音が放射されているか否かを検出するステップである。オーディオ81、ワイパー82及びウインカー83のいずれか1つまたは2つ以上が作動している場合には、ステップSB7に進み、エンジン自動停止時第1エアミックス制御を行う。
エンジン自動停止時第1エアミックス制御を図6に示すフローチャートに基づいて説明する。
スタート後のステップSC1では、エアミックス制御に必要な各種パラメータを読み込む。このパラメータとしては、エバセンサ37の出力値、ヒータコアセンサ38の出力値、エアミックスドア46の開度、吹出空気の予測温度Ti、外気温度である。
ここで、吹出空気の予測温度Tiを得る手順について図12のフローチャートに基づいて説明する。スタート後のステップSG1では、吹出温度の予測に必要な各種パラメータを読み込む。このパラメータとしては、エバセンサ37の出力値、ヒータコアセンサ38の出力値、アイドリング停止前のエアミックスドア46の開度である。
ステップSG1に続くステップSG2では、エアコンスイッチ70で設定されたコンプレッサー36の動作モードを判定する。ステップSG2において、コンプレッサー36の動作モードがA/Cモード又はECOモードにあると判定されると、ステップSG3に進む。
ステップSG3では、図示するような右上がりの直線グラフに基づいて吹出空気の温度を予測する。このグラフの横軸は、エアミックスドア46の開度を百分率で表しており、縦軸は、温度(℃)を表している。
A点のエアミックスドア46の開度は0%で、温度はコンプレッサーOFF信号を出力するときの温度Tof(例えば、4℃)である。エアミックスドア46の開度が0%ということは、最大冷房時であり、バイパス通路44が全開とされて加熱通路22bが全閉となっており、導入された空気はエバポレータ35のみを通過することになる。この予測時には、温度をTofに固定してA点が動かないようにしている。その理由は、上述のようにコンプレッサー36が作動と停止とを繰り返すとエバポレータ35の温度状態が変化することになるが、その変化する温度状態を吹出空気の温度予測に使うと、予測ロジックが煩雑になることが考えられ、これを回避するためである。
また、B点のエアミックスドア46の開度は100%で、温度は、アイドリング停止前にヒータコアセンサ38で検出された温度Th1である。エアミックスドア46の開度が100%ということは、最大暖房時であり、加熱通路22bが全開とされているので、吹出空気の温度は、ヒータコアセンサ38の検出温度と略同じになる。
そして、吹出空気の予測温度Tiは、次式で求めることができる。
Ti(℃)=Tof+tanθ1×MIXac … (1)
tanθ1=(Th1−Tof)/100 … (2)
ここで、MIXacは、アイドリング停止直前のエアミックスドア46の開度である。
ステップSG3で予測されたアイドリング停止前の吹出空気の予測温度Tiは、続くステップSG4で出力される。
また、ステップSG2においてコンプレッサー36の動作モードがOFFモードにあると判定されると、ステップSG5に進む。ステップSG5では、図示するような右上がりの直線グラフに基づいて吹出空気の温度を予測する。このグラフの横軸及び縦軸は、ステップSG3のものと同じである。C点のエアミックスドア46の開度は0%で、温度は、アイドリング停止前のエバセンサ37から出力された温度Tmである。エアミックスドア46の開度が0%(バイパス通路44が全開)のときの吹出温度は、エバセンサ37の検出温度と略同じになる。また、D点のエアミックスドア46の開度及び温度は、ステップSG3におけるB点と同じである。
そして、吹出空気の予測温度Tiは、次式で求めることができる。
Ti(℃)=Tm+tanθ1×MIXac … (3)
tanθ1=(Th1−Tm)/100 … (4)
ステップSG5で予測されたアイドリング停止前の吹出空気の予測温度Tiは、続くステップSG4で出力される。
以上のようにして予測温度Tiを求めた後、図6に示すステップSC1に続くステップSC2では、次式を演算する。
Th(℃)=Th1−(Th1−Thi)×K … (5)
ここで、Thは、エアミックス制御に用いるヒータコアの温度状態に関する制御値である。Th1は、アイドリング停止前にヒータコアセンサ38で検出された温度である。Thiは、アイドリング停止後にヒータコアセンサ38で検出された温度である。Kは、係数である。
Kの算出方法について図7及び図8に基づいて説明する。Kは、図7に示すグラフに基づいて得られたK1と、図8に示すグラフに基づいて得られたK2とを比較して大きい方の値で設定している。
まず、K1を得る図7のグラフについて説明する。図7のグラフの横軸は、エアミックスドア46の開度(%)を表しており、縦軸は、係数K1を表している。エアミックスドア46の開度が30%以下(空調装置1の構造等により任意に変更可)であると、K1は0.0となる。30%以下というのは、空調用空気の大部分が冷風通路22aを流れて調和空気は低温になるので、温度調節部22が車室内の空気の温度を低下させる動作状態であり、空調装置1は冷房状態にあるということになる。一方、エアミックスドア46の開度が50%以上(空調装置1の構造等により任意に変更可)であると、K1は1.0となる。50%以上というのは、加熱通路22bに流れる空調用空気の量が増えて調和空気が高温になるので、温度調節部22が車室内の空気の温度を上昇させる動作状態であり、空調装置1は暖房状態にあるということになる。エアミックスドア46の開度が30%よりも大きく50%よりも小さい場合には、K1は、エアミックスドア46の開度に比例して0.0〜1.0の間で値が設定される。
次に、K2を得る図8のグラフについて説明する。図8のグラフの横軸は、外気温度(℃)を表しており、縦軸は、係数K2を表している。外気温度が10℃以下であると、K2は1.0となる。10℃以下というのは、暖房が行われる状況である。外気温度が20℃以上であると、K2は0.0となる。20℃以上というのは冷房が行われる状況である。外気温度が10℃よりも高く20℃よりも低い場合には、K2は、外気温度に比例して0.0〜1.0の間で値が設定される。
このようにしてK1及びK2が得られ、大きい方をKとする。
上記式(5)のKに0.0を代入すると、(Th1−Thi)項が消えるので、Th=Th1となり、Th(エアミックス開度補正制御に用いる制御値)は、Th1(アイドリング停止前にヒータコアセンサ38で検出された温度)となる。Th1は、固定値であり、例えば、85℃である。
一方、式(5)のKに1.0を代入して整理すると、Th=Thiとなり、Thは、Thi(アイドリング停止後にヒータコアセンサ38で検出された温度)となる。アイドリング停止後にヒータコア43の温度は時間の経過とともに変化するので、Thiは、固定値とはならず、変化する値となる。Kに代入する値が、1.0よりも小さく0.0よりも大きい場合にもThは変化することになる。
ステップSC2を経て進んだステップSC3では、ステップSC2の演算結果がTh=Th1であるか否かを判定する。ステップSC3でTh=Th1であると判定されたということは、空調装置1が冷房状態であるということである。ステップSC3が空調状態判定部である。
ステップSC3でTh=Th1であると判定されて進んだステップSC4では、図示するような右上がりの直線グラフに基づいてエアミックスドア46の開度を補正する。このグラフの横軸は、エアミックスドア46の開度を表しており、縦軸は、温度を表している。E点のエアミックスドア46の開度は0%で、温度は、アイドリング停止直前のエバポレータ35の温度、即ち、コンプレッサー36のOFF信号を出力する際の温度Tofであり、この値は時間の経過に従ってエバポレータ35が暖められることによって上昇していく。エバポレータ35の温度状態がTmまで上昇した場合をF点で示す。
G点のエアミックスドア46の開度は100%で、温度はアイドリング停止前のヒータコアセンサ38から出力された温度Th1である。このTh1は、上述の如く85℃に固定されている。
すなわち、空調装置1が冷房状態にあるときには、空調用空気は主にエバポレータ35を通過することになるので、ヒータコア43へのエンジン冷却水の供給が停止されていても、ヒータコア43の温度は低下し難い。このとき、ヒータコア43を通過する空気量が少なく空気の流速が遅いので、下流側にあるヒータコアセンサ38の検出結果は、ヒータコア43の温度状態とは異なる周りの空気の温度状態となることがあり、ヒータコア43の温度状態との相関性が低下する。この相関性の低い検出結果が制御に反映されると、調和空気の温度が所望温度からずれてしまう。本実施形態では、冷房状態にあるときには、ヒータコア43の温度を所定の固定値としてエアミックスドア46を制御するので、ヒータコアセンサ38による相関性の低い検出結果が制御に反映されることはない。
尚、冷房時におけるヒータコア43の温度変化は上述の如くそれほど大きくないので、上記固定値としても制御上、問題とはならない。
また、ステップSC4における吹出空気の予測温度Tiは、図12に示すフローチャートで得られた値である。
図6のステップSC4で用いるグラフは、アイドリング停止直後においては、E点とG点とを結ぶ直線となるが、アイドリングが停止したまま時間が経過すると、エバポレータ35の温度状態が上昇していくことから、グラフの傾きが徐々に緩やかになっていき、ある時点では、F点とG点とを結ぶ直線となる。このときに、吹出空気の予測温度Tiに対応する開度であるMIXiが、補正後のエアミックスドア46の開度となる。
ステップSC4で得られたエアミックスドア46の開度は、続くステップSC5で出力される。
また、ステップSC3においてTh=Th1でない場合は、空調装置1が暖房状態であるということである。この場合、ステップSC3からステップSC6に進み、このステップSC6では、図示するような右上がりの直線グラフに基づいてエアミックスドア46の開度を補正する。このグラフの横軸及び縦軸は、ステップSC4と同じである。
H点のエアミックスドア46の開度は0%で、温度は、エバセンサ37から出力された温度Teである。I点のエアミックスドア46の開度は100%で、温度は、アイドリング停止後のヒータコアセンサ38から出力された温度Th1であり、この値は時間の経過に従ってヒータコア43が冷却されることによって下がっていく。Thまで下がった場合をJ点で示す。
ステップSC6で用いるグラフは、アイドリング停止直後においては、H点とI点とを結ぶ直線となるが、アイドリングが停止したまま時間が経過すると、ヒータコア43の温度状態が下がっていくことから、グラフの傾きが緩やかになり、ある時点では、H点とJ点とを結ぶ直線となる。このときに、予測温度Tiに対応するエアミックスドア46の開度であるMIXiが補正後のエアミックスドア46の開度となる。
すなわち、空調装置1が暖房状態にあるときには、ヒータコア43を通過する空調用空気の量が増え、しかも、アイドリングが停止していると、ヒータコア43へのエンジン冷却水の供給が停止されているので、ヒータコア43の温度は早く低下し易い。このとき、エアミックスドア46の開度が大きくヒータコア43を通過する空気量が多く空気の流速が速いので、その下流側にあるヒータコアセンサ38の検出結果は、ヒータコア43の温度状態と略相関している。そして、アイドリング停止時で、かつ、暖房状態である場合には、ヒータコアセンサ38の温度変化に基づいてエアミックスドア46の補正制御を行うので、エンジン冷却水の供給が停止した場合であっても、調和空気の温度を暖房に適した所望温度にすることが可能になる。
ステップSC6で得られたエアミックス開度は、続くステップSC5で出力される。出力された開度となるように、図4のステップSA2でエアミックスドア46が制御される。
また、ファンスイッチ72がOFFであるときのように空調装置1が作動していないときには、アイドリング停止許可信号を出力する。
つまり、図5に示すフローチャートのステップSB3でYESと判定された場合には、オーディオ81、ワイパー82及びウインカー83のいずれか1つまたは2つ以上が作動していて、それらの作動音(音楽、ワイパーモーター音、摺動音、ウインカー作動音等)が発生しているので、エアミックスアクチュエータモーター48の作動音は他の音にかき消されて乗員に聞こえにくい状況である。この場合には、エンジン自動停止時第1エアミックス制御で演算された開度となるように、随時、エアミックスアクチュエータモーター48を作動させる。このときのエアミックスアクチュエータモーター48の最小作動量はエアミックスドア46の開度に換算して1%〜2%の範囲である。
一方、図5に示すフローチャートのステップSB3でNOと判定されてオーディオ81、ワイパー82及びウインカー83のいずれも作動していない場合には、ステップSB4に進んで吹出空気の予測温度Tiから導入空気温度(Tintake)を差し引いた値に基づいて、エアミックスドア46の開度を補正する必要があるか否か、及び補正する場合には+方向か−方向かを判定する。Tintakeとは、ケース20の空気導入部21から導入される空気の温度(℃)である。
エアミックスドア46の開度の補正とは、エンジンが自動停止した直後に、エアミックスドア46をエンジン自動停止直前の位置から動かすことであり、この動かす量を補正量とする。エンジンが自動停止した直後とは、例えば、エンジン停止信号が出力されて1秒以内である。点火装置4や燃料噴射装置5を非作動状態となっても、エンジンは慣性によって完全に停止するまで時間がかかり、その間は、音や振動等が発生する。
ステップSB4では、図9に示すグラフに基づいて判定する。すなわち、図9のグラフの縦軸は、エアミックスドア46の開度の補正量(%)であり、横軸は予測温度Tiから導入空気温度Tintakeを差し引いた値(℃)である。導入空気温度Tintakeは、内気導入モード時には、内気センサ66で検出された車室内温度とし、外気導入モード時には、外気センサ65で検出された外気温度とする。
Ti−Tintakeが−5℃以上、かつ、+5℃以下の範囲にある場合には、補正量は0、即ち、補正不要と判定し、図5に示すフローチャートのステップSB7に進んで上述したエンジン自動停止時第1エアミックス制御を行う。Ti−Tintakeが−5℃以上、かつ、+5℃以下の範囲にある場合は、外気温と車室内温度との差が小さいので、エンジン自動停止時第1エアミックス制御を行ったとしても、エアミックスドア46をほとんど動かさなくて済む。
図9に示すように、Ti−Tintakeが−20℃以上、かつ、−5℃未満の範囲にある場合には、補正量は−5%未満とされる。「−」とは、エアミックスドア46の開度を0%側へ補正するということである。Ti−Tintakeが−20℃よりも低い範囲にある場合には、補正量は一律に−5%とされる。
また、Ti−Tintakeが5℃よりも高く、かつ、25℃以下の範囲にある場合には、補正量は10%未満とされる。「+」とは、エアミックスドア46の開度を100%側へ補正するということである。Ti−Tintakeが25℃よりも高い範囲にある場合には、補正量は10%とされる。
図5に示すフローチャートのステップSB4において、−方向の補正が必要な場合には、ステップSB5に進む一方、+方向の補正が必要な場合には、ステップSB6に進む。
ステップSB5では、エンジン自動停止時第2エアミックス制御(−方向)を行う。このエンジン自動停止時第2エアミックス制御(−方向)では、まず、エンジン自動停止時第1エアミックス制御におけるエアミックスドア46の開度を演算する手法を用いてエアミックスドア46の開度を演算する。この段階では開度を演算するだけであり、エアミックスアクチュエータモーター48は作動させない。
エンジン自動停止時第2エアミックス制御(−方向)について図10に示すグラフに基づいて説明する。図10のグラフの縦軸はエアミックスドア46の開度であり、上が100%、下が0%である。横軸は、時間軸である。グラフ中の斜線は、エンジン自動停止時第1エアミックス制御の手法で演算したエアミックスドア46の開度である。
MIXfcは、上記ステップSB3で求めた−方向の補正量である。従って、エンジン自動停止時第2エアミックス制御(−方向)では、エンジン自動停止時第1エアミックス制御の手法で演算したエアミックスドア46の開度を、一律、ステップSB3で求めた−方向の補正量だけ補正し、エアミックスドア46がその補正後の開度となるように、エアミックスアクチュエータモーター48を作動させる。
エアミックスアクチュエータモーター48を所定作動量だけ−方向に作動させた後は、エンジンが自動停止している間、エンジン自動停止時第1エアミックス制御の手法でエアミックスドア46の開度をエンジン自動停止中開度として演算して得て、その演算したエンジン自動停止中開度が補正後の開度となったときに、エアミックスドア46が演算されたエンジン自動停止中開度となるようにエアミックスアクチュエータモーター48を随時作動させる。これにより、細かな温度調節が可能になる。
次に、エンジン自動停止時第2エアミックス制御(+方向)について図11に示すグラフに基づいて説明する。図11のグラフの縦軸はエアミックスドア46の開度であり、上が100%、下が0%である。横軸は、時間軸である。グラフ中の斜線は、エンジン自動停止時第1エアミックス制御の手法で演算したエアミックスドア46の開度である。
MIXfwは、上記ステップSB3で求めた+方向の補正量である。従って、エンジン自動停止時第2エアミックス制御(+方向)では、エンジン自動停止時第1エアミックス制御の手法で演算したエアミックスドア46の開度を、一律、ステップSB3で求めた+方向の補正量だけ補正し、エアミックスドア46がその補正後の開度となるように、エアミックスアクチュエータモーター48を作動させる。
エアミックスアクチュエータモーター48を所定作動量だけ+方向に作動させた後は、−方向に作動させた場合と同様に、エンジンが自動停止している間、エンジン自動停止時第1エアミックス制御の手法でエアミックスドア46の開度をエンジン自動停止中開度として演算して得て、その演算したエンジン自動停止中開度が補正後の開度となったときに、エアミックスドア46が演算されたエンジン自動停止中開度となるようにエアミックスアクチュエータモーター48を随時作動させる。
つまり、エンジン自動停止時第2エアミックス制御(−方向)及びエンジン自動停止時第2エアミックス制御(+方向)の両制御では、エンジンが自動停止した直後において、音検出部2aによって車室内に音が放射されていないと検出された場合には、エアミックスアクチュエータモーター48の作動量をエンジン自動停止前に比べて大きな所定作動量としてエアミックスアクチュエータモーター48を作動させる。エンジンが自動停止した直後は、エンジン停止後の音の余韻やエンジンの振動等がある状況であり、このときにはエアミックスアクチュエータモーター48の作動量が大きくても、その作動音がエンジン停止後の音の余韻やエンジンの振動等によってかき消されて乗員の耳に届きにくなる。
以上説明したように、この実施形態に係る車両用空調装置1によれば、エンジンが自動停止した直後に、車室内に電装機器等によって音が放射されていない場合、エアミックスアクチュエータモーター48を大きな作動量として作動させるようにしている。これにより、エアミックスアクチュエータモーター48の作動音が耳障りにならないようにすることができる。
また、エンジンが自動停止している間にもエアミックスドア46の開度を演算してエンジン自動停止中開度として得て、演算されたエンジン自動停止中開度が補正後の開度となったときに、エアミックスドア46がエンジン自動停止中開度となるようにエアミックスアクチュエータモーター48を作動させることができる。これにより、エアミックスドア46の開度をエンジンの自動停止中に得て、その開度となるようにエアミックスドア46を作動させることができるので、乗員の快適性を向上させることができる。
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。